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目前UHMWPE已在紡織、造紙、包裝、運(yùn)輸、進(jìn)寫、化工、采礦、石油、建筑、電氣、食品、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并開始進(jìn)入常規(guī)兵器、船舶、汽車等領(lǐng)域。今后還將擴(kuò)大到宇航和原子能等領(lǐng)域。

產(chǎn)品參數(shù)

1.性能

UHMWPE極高的分子量（HDPE的分子量通常只有2～30萬）賦予其優(yōu)異的使用性能，而且屬于價(jià)格適中、性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點(diǎn)，具有普通聚乙烯和其它工程塑料無可比擬的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、吸收沖擊能、耐低溫、衛(wèi)生無毒、不易粘附、不易吸水、密度較小等綜合性能。事實(shí)上，目前還沒有一種單純的高分子材料兼有如此眾多的優(yōu)異性能。

耐磨性

UHMWPE的耐磨性居塑料之冠，并超過某些金屬，圖1為UHMWPE與其它材料耐磨性比較。從圖1可以看出，與其它工程塑料相比，UHMWPE的沙漿磨耗指數(shù)僅是PA66的1/5，HEPE和PVC的1/10；與金屬相比，是碳鋼的1/7，黃銅的1/27。這樣高的耐磨性，以致于用一般塑料磨耗實(shí)驗(yàn)法難以測試其耐磨程度，因而專門設(shè)計(jì)了一種沙漿磨耗測試裝置。UHMWPE耐磨性與分子量成正比，分子量越高，其耐磨性越好。

耐沖擊性

UHMWPE的沖擊強(qiáng)度，在所有工程塑料中名列前茅，圖2為UHMWPE與其他工程塑料沖擊強(qiáng)度比較，從圖2中可以看出，UHMWPE的沖擊強(qiáng)度約為耐沖擊PC的2倍，ABS的5倍，POM和PBTP的10余倍。耐沖擊性如此之高，以致于采用通常沖擊試驗(yàn)方法難以使其斷裂破壞。其沖擊強(qiáng)度隨分子量的增大而提高，在分子量為150萬時(shí)達(dá)到*值，然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。值得指出的是，它在液氮中（-195℃）也能保持優(yōu)異的沖擊強(qiáng)度，這一特性是其它塑料所沒有的。此外，它在反復(fù)沖擊表面硬度更高。

耐化學(xué)藥品性

UHMWPE具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，除強(qiáng)氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽）及有機(jī)介質(zhì)（荼溶劑除外）。

其在20℃和80℃的80種有機(jī)溶劑中浸漬30d，外表無任何反?，F(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化。

沖擊能吸收性

UHMWPE具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有塑料中*，因而噪聲阻尼性能很好，具有優(yōu)良的削音效果。

耐低溫性

UHMWPE具有優(yōu)異的耐低溫性，在液氦溫度（-269℃）下仍具有延展性，因而能夠用作核工業(yè)的耐低溫部件。

衛(wèi)生無毒性

UHMWPE衛(wèi)生無毒，完全符合日本衛(wèi)生協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，并得到美國食品及藥物行政管理局和美國農(nóng)業(yè)部的認(rèn)可，可用于接觸食品和藥物。

不粘性

UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力僅次于塑料中不粘性*的PTFE，因而制品表面與其它材料不易粘符。

吸水性小

UHMWPE吸水率很低；一般小于0.01%，僅為PA66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥處理。

密度

表2為UHMWPE與其它工程塑料密度比較。由表2可知，UHMWPE的密度比其它所有工程塑料都低，一般比PTFE低56%，比POM低33%，比PBTP低30%，因此其制品非常輕便。

表2 UHMWPE 與其它工程塑料密度比較

拉伸強(qiáng)度

由于UHMWPE具有朝拉伸取向*的結(jié)構(gòu)特征，所以有無可匹敵的超高拉伸強(qiáng)度，因此可通過凝膠紡絲法制得超高彈性模量和強(qiáng)度的纖維，其拉伸強(qiáng)度高達(dá)3～3.5GPa,拉伸彈性模量高達(dá)100～125GPa；纖維比強(qiáng)度是迄今已商品化的所有纖維中*的，比碳纖維大4倍，比鋼絲大10倍，比芳綸纖維大50%。

其他性能

UHMWPE還具有優(yōu)良的電氣絕緣性能，比HDPE更優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，比HDPE更好的耐疲勞性及耐r-射線能力。

耐磨性和耐沖擊性為主的應(yīng)用

1.1、紡織機(jī)械

紡織機(jī)械是UHMWPE最早應(yīng)用的領(lǐng)域，早在1958年，就有幾家公司用UHMWPE制造紡織機(jī)械零件，如取代韌性材料中 的水牛皮制作的織機(jī)上的皮結(jié)，承受40～180次/min長期振動(dòng)沖擊，其壽命可達(dá)水牛皮結(jié)的5～6倍。目前，國外在每臺(tái)織機(jī)上應(yīng)用的UHMWPE零件平均有30件左右，如投梭器、打梭棒、齒輪、聯(lián)結(jié)器、掃花桿、緩沖塊、桿軸套、擺動(dòng)后梁等耐沖擊磨損零件。

1.2、造紙機(jī)械

造紙機(jī)械是應(yīng)用UHMWPE的 個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，約在1960年，在一臺(tái)削木機(jī)的傳送裝置上 次安裝了UHMWPE防磨條，對(duì)底板和鏈條起到良好的保護(hù)作用，使用5a基本上無磨損。據(jù)估計(jì)，防磨條的壽命要比鏈條的壽命高一倍以上，UHMWPE和不銹鋼、楓木、澆鑄型聚氨脂及層壓酚醛塑料等耐磨材料都層作為吸水箱蓋板使用，但重要的是UHMWPE蓋板對(duì)吸水箱上不銹鋼絲網(wǎng)的阻力大大低于其它材料，因此可使昂貴的不銹鋼死網(wǎng)的使用壽命延長。今天，造紙工業(yè)所需UHMWPE用量占總量的10%，如采用UHMWPE制造造紙機(jī)的刮水板、吸水箱蓋板、壓密部件、接頭等；此外UHMWPE也可用來制造造紙機(jī)械的密封軸桿、偏導(dǎo)輪、刮刀、過濾器等零部件。

1.3、包裝機(jī)械

UHMWPE的高耐磨性、低摩擦因數(shù)和不粘性，使其在包裝機(jī)械中比某些金屬和其它塑料更適用，可代替磷青銅和氟塑料。

用UHMWPE取代改性氟塑料制作導(dǎo)軌、傳送裝置的滑塊座、固定板等，不僅大大降低了設(shè)備投資費(fèi)用，而且可延長使用壽命10～50倍。

一條液體洗滌劑生產(chǎn)線裝置上的計(jì)時(shí)星輪，用UHMWPE取代原來的層壓熱固性塑料后，使過去易磨損、易劃傷瓶且容易變軟的問題迎刃而解，大大減少了備用件費(fèi)用，有UHMWPE制造的計(jì)時(shí)螺桿，也已在許多裝瓶線上作為標(biāo)準(zhǔn)部件使用。

西方一個(gè)大啤酒廠，用UHMWPE制作了一條約1.6km長的板帶式瓶子傳送帶，比用磷青銅制作的傳送帶耐用幾倍。

國外一個(gè)汽車組裝廠的輸送線上，鏈條驅(qū)動(dòng)鏈輪使小車在鋼板傳送平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)，由于鏈條與鋼板的摩擦，鏈條極易損壞。采用UHMWPE板材替換鋼板，使磨損大大降低，同時(shí)也減少了動(dòng)力消耗。

1.4、通用機(jī)械

由于UHMWPE具有優(yōu)良的耐磨性、耐沖擊性，它在機(jī)械制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，可制作各種齒輪、凸輪、葉輪、滾輪、滑輪、軸承、軸瓦、軸套、削軸、墊片、密封墊、彈性聯(lián)軸節(jié)、螺釘?shù)葯C(jī)械零部件。

以自潤滑性和不粘性為主的應(yīng)用

2.1、材料儲(chǔ)運(yùn)

UHMWPE可制作裝煤、水泥、石灰、礦粉、鹽、谷物之類粉狀材料的料斗、料倉、滑槽的襯里，由于它具有優(yōu)良的自潤滑性、不粘性，可使上述粉狀材料對(duì)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備不發(fā)生粘附現(xiàn)象，保證穩(wěn)定輸送。

煤、礦粉、糧食等的料斗過去采用不銹鋼襯里進(jìn)行裝箱運(yùn)輸，現(xiàn)改用UHMWPE襯里，長期使用時(shí)，可減少發(fā)熱現(xiàn)象，寶鋼運(yùn)送礦石的料斗采用UHMWPE，要比原先采用的金屬材料使用壽命提高10～50倍。用UHMWPE制作料斗襯里便于施工、成本低，所以大發(fā)電廠輸送煤的加料斗也采用了UHMWPE襯里。

采煤場的煤溜槽采用UHMWPE制造，可降低傾斜角度，從而提高開采量。輸送40萬t煤而不需要更換料槽，其使用壽命比襯鎂合金的流料槽提高2倍。

UHMWPE用于流砂等的固體輸送管道，與鋼管相比壽命提高18倍，成本降至1/25，與尼龍管相比壽命提高3倍，成本降至1/8。在輸送時(shí)，管內(nèi)阻力比金屬管小25%，大大提高了輸送效率。

在滑槽、鏟斗和礦石車廂的內(nèi)襯等方面，用傳統(tǒng)金屬材料時(shí)，遇到寒冷潮濕天氣，物料就會(huì)凍結(jié)在金屬上，而采用UHMWPE則不會(huì)，從而大大減少了卸貨時(shí)間。在散裝貨船的自卸漏斗上內(nèi)襯一層UHMWPE板材后，平均卸貨時(shí)間由原來的16～20h減少到8h。

2.2農(nóng)業(yè)、建筑機(jī)械

UHMWPE自潤滑性優(yōu)異，泥土在其表面容易滑動(dòng)，而不會(huì)發(fā)生粘著，而且其耐沖擊性、耐磨損性優(yōu)良，適于制作農(nóng)業(yè)和建筑機(jī)械的零部件。如聯(lián)合收割機(jī)的滑動(dòng)板、犁具外襯板、退土機(jī)的刮板、挖土機(jī)鏟斗的內(nèi)襯、翻斗車車廂的內(nèi)襯等，可大幅度提高工作效率，減少能耗。

2.3文體用品

利用UHMWPE的自潤滑性和耐磨性及耐寒性，可用于滑冰、滑雪板底板，歐美主要采用UHMWPE制造；用UHMWPE覆蓋滑雪道（層厚20mm），滑板*速度可達(dá)110km/h。

日本三井石油化學(xué)公司制造的UHMWPE滑冰場，1975年在Kagoshima縣對(duì)外開放，其造價(jià)為一般滑冰場的1/4。

以耐腐蝕性和不吸水性為主的應(yīng)用

UHMWPE具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和不吸水性，可用做各種溶液存儲(chǔ)設(shè)備的鋪面材料和大型包裝容器，如浮筒、接水槽，汽油箱、農(nóng)藥容器以及用于太陽能設(shè)備的退水容器等。這也是UHMWPE目前應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。

UHMWPE容器具有優(yōu)良的落下沖擊強(qiáng)度。如果將容器裝水20kg，從高空跌落至10mm厚的鐵板上，普通聚乙烯容器的破壞高度僅為9M，而UHMWPE容器可高達(dá)15M以上。

以衛(wèi)生無毒性為主的應(yīng)用

4.1、食品、飲料工業(yè)

UHMWPE具備食品工業(yè)所要求的無毒性、耐水性及非黏著性。被指定為可直接與食品接觸使用的材料?？捎糜谄【?、清涼飲料、調(diào)味品等的輸送線。輸送物品時(shí)，可以防止瓶子等的破損，降低噪音，減少輸送帶、輸送螺桿等的磨損，并可減少電力損耗，它還可用來制造肉食、牛奶以及糖果蜜餞和面包食品生產(chǎn)設(shè)備的零部件。

4.2、醫(yī)療

UHMWPE具有優(yōu)異的生理惰性和生理適應(yīng)性，經(jīng)美國食品及藥物行政管理局、農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)，可在醫(yī)藥幾與人體接觸的領(lǐng)域使用，如作為、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)及節(jié)育植入體等的臨床使用，是理想的醫(yī)用高分子材料。有UHMWPE制成的腕臼和金屬股骨組成的人工髖膝關(guān)節(jié)，耐磨性和安全性比PTFE更為優(yōu)異。目前世界上已有數(shù)十萬人接受了這類人工關(guān)節(jié)的置換。

其他性能的應(yīng)用

5.1、耐低溫性應(yīng)用

UHMWPE具有優(yōu)異的耐低溫性能，可應(yīng)用于各種冷凍機(jī)械中，并可作為核工業(yè)的耐低溫部件，在低溫超導(dǎo)領(lǐng)域中是較為理想的絕緣材料。UHMWPE對(duì)放射線具有優(yōu)良的遮蔽效果，故可用作原子能

發(fā)電站的遮蔽板。

5.2、電絕緣性能應(yīng)用

UHMWPE電絕緣性能良好，尤其是介電損耗角正切值低，可用于制造電鍍槽、輥?zhàn)蛹霸诟哳l和超高頻區(qū)間工作的絕緣子、絕緣拖架、電纜管道、短路器、電纜端子和其它電氣裝置。

成型注意事項(xiàng)：

UHMWPE【加工】

UHMWPE熔融時(shí)具有極高的粘彈性，而且臨界剪切速率極低，使其融合在一起需要很高的壓力，因此目前成型加工方法 于模壓燒結(jié)、擠出成型、注射成型、吹塑成型這幾種方法。

1、模壓燒結(jié)法

UHMWPE的模壓燒結(jié)成型與聚四氟乙烯的粉末燒結(jié)成型基本相似，即將樹脂原料裝進(jìn)金屬模具中，在室溫下加壓，制成一定密度和強(qiáng)度的壓縮物，然后再加熱加壓燒結(jié)而成。

模壓燒結(jié)法的工藝條件為：UHMWPE的平均粒徑在300微米以下，室溫下模具的壓力為42兆帕，保壓3分鐘，然后以80℃/小時(shí)的速率升溫，加熱至160℃，保溫4小時(shí)，降溫冷卻。若在氮?dú)庵羞M(jìn)行，則可燒到200℃，時(shí)間1.5小時(shí)。

還可在配方中添加30%體積的填料進(jìn)行改性，如石墨粉、金屬粉、石棉粉、玻璃粉、聚四氟乙烯粉等。

影響制品性能的工藝參數(shù)有：燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力、燒結(jié)時(shí)間、冷卻速度等。其中冷卻速度快時(shí)，得到的制品柔軟、沖擊強(qiáng)度、耐屈折性能、透明性較好，但彎曲強(qiáng)度，耐磨性能降低，這點(diǎn)應(yīng)注意制品的綜合性能平衡。

2、擠出成型法

在60年代，大都采用柱塞式擠出機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、擠出壓力大，缺點(diǎn)是物料混煉效果差，制品性能大大下降。 70年代后，開始采用單螺桿擠出機(jī)及雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行UHMWPE的成型加工。

單螺桿擠出機(jī)，直徑65毫米、長徑比25，驅(qū)動(dòng)功率25千瓦、螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分、擠出速度15-120毫米/分(制品直徑小的，擠出速度大)、料筒加熱溫度200-260℃，口模溫度110—240℃，冷卻套溫度85℃。

雙螺桿擠出機(jī)，一般采用同向雙螺桿，螺槽深度大，螺桿轉(zhuǎn)速要控制在10—15轉(zhuǎn)/分，擠出溫度為180—200℃，制品性能好，但擠出功率消耗較大。

3、注射成型法

同擠出成型一樣，除對(duì)樹脂、注射機(jī)有特殊要求外，在模具的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、加工精度也要有相對(duì)應(yīng)的措施才行。多采用柱塞式注射機(jī)。也有用螺桿式注射的，其工藝條件如下:

注射壓力:一次壓力120兆帕，二次壓力30-50兆帕，螺桿轉(zhuǎn)速40-60轉(zhuǎn)/分、螺桿背壓10-15兆帕、物料溫度180-220℃、模具溫度85-110℃、惰性氣體采用氮?dú)狻?/span>

目前已研制出高速高壓系統(tǒng)注射機(jī)，適于加工UHMWPE，*注射壓力289.6兆帕，*注射量420-750立方厘米，可成型250萬分子量的UHMWPE。

4、吹塑成型法

目前生產(chǎn)了大型中空容器吹塑成型機(jī)，適于成型UHMWPE，其螺桿直徑為120一150毫米，長徑比22—24、擠出量為200-360公斤/小時(shí)，口模直徑300-500毫米、鎖模力500-900千牛頓、模板尺寸1200 X 1400毫米、*行程1.8—2米、電機(jī)輸出功率50-150千瓦。

這種設(shè)備多采用環(huán)形柱塞式貯料缸，易更換原料、熱效率也高，但易產(chǎn)生熔接痕和型坯波動(dòng)等問題。添加一定量的有機(jī)硅可以提高吹塑的生產(chǎn)率。

另外據(jù)報(bào)道，在UHMWPE中添加10%體積的磁鐵粉可以提高樹脂的加工性能。